一种圆盘劈裂试验三维声发射传感器阵列排布固定装置及阵列排布固定方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种圆盘劈裂试验三维声发射传感器阵列排布固定装置及阵列排布固定方法，属于圆盘劈裂试验领域。本发明专利技术圆盘劈裂试验三维声发射传感器阵列排布固定装置包括圆盘试件、夹具Ⅰ、固定架Ⅰ、紧固螺栓Ⅰ、横板Ⅰ、螺母Ⅰ、钢钎Ⅰ、应变片Ⅰ、声发射传感器、T型承压板、弧形卡槽、定位盖、T型承压板Ⅱ、加载缝、水平缝、应变片Ⅱ和钢钎Ⅱ。本发明专利技术可解决目前在实验室内进行圆盘劈裂试验三维声发射监测时，传感器空间位置设计布局不灵活、固定位置不精确，试验过程中传感器易脱落的问题。

A Fixed Array Device and Array Fixed Method for Three-dimensional Acoustic Emission Sensor Array in Disk Splitting Test

【技术实现步骤摘要】
一种圆盘劈裂试验三维声发射传感器阵列排布固定装置及阵列排布固定方法
本专利技术涉及一种圆盘劈裂试验三维声发射传感器阵列排布固定装置及阵列排布固定方法，属于圆盘劈裂试验

技术介绍
声发射监测技术已广泛应用于研究岩石等材料的损伤演化过程、声发射事件的时空分布和进一步的震源机制分析等方面。但现有的声发射监测技术及装置存在一些不足：对于圆盘劈裂试验，现有声发射监测方法只能实现声发射传感器在圆盘圆面的布置，声发射传感器阵列排布设计受限，无法实现三维声发射监测；声发射传感器的固定也存在一些问题，由于圆盘劈裂试验的试件较小，现有的声发射监测方法存在声发射传感器空间位置固定不准确、试验过程中易脱落及传感器与试件表面接触不紧密等问题，这都影响了监测数据的准确性；现有的圆盘劈裂试验装置很难消除在加载过程中由于加载条与试件之间存在的摩檫力而造成的试验误差；现有的声发射监测方法无法做到全面、准确的获取圆盘材料破裂过程中的声发射信号，无法实现对岩石等材料在荷载作用下微裂纹产生以及原生微裂纹扩展、闭合、滑移等过程的三维动态监测。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术存在的问题，提供一种圆盘劈裂试验三维声发射传感器阵列排布固定装置及阵列排布固定方法，本专利技术可解决在实验室内进行圆盘劈裂试验三维声发射监测时，传感器空间位置设计布局不灵活、固定位置不精确，试验过程中传感器易脱落的问题。一种圆盘劈裂试验三维声发射传感器阵列排布固定装置，包括圆盘试件1、定位盖7、声发射传感器5、T型承压板Ⅰ6、T型承压板Ⅱ8；定位时，定位盖7设置在圆盘试件1上且定位盖7的尺寸与圆盘试件1的尺寸相同，定位盖7上开设有相垂直的直线型的加载缝9和直线型的水平缝10，加载缝9和水平缝10均通过定位盖7的圆心，定位盖7的侧壁设置有刻度表且加载缝9的端头分别对应刻度表的0°和180°，T型承压板Ⅰ6和T型承压板Ⅱ8分别设置在定位盖7的侧壁刻度表为0°和180°相对应的圆盘试件1的侧壁；布置声发射传感器5时，定位盖7的侧壁刻度表下方相对应的圆盘试件1的侧壁设置有与圆盘试件1耦合的4个以上声发射传感器5，圆盘试件1的侧壁的声发射传感器5相对应于定位盖7的加载缝9轴对称设置且对应于定位盖7的刻度表均匀设置；圆盘试件1上相对于定位盖7的加载缝9轴对称设置有与圆盘试件1耦合的2个以上的声发射传感器5且声发射传感器5位于定位盖7的水平缝10正下方，声发射传感器5的信号线与接线盒连接，接线盒的端口分别与电源和数据采集主机连接；圆盘试件1上设置有2块应变片Ⅰ4和2块应变片Ⅱ11，应变片Ⅰ4位于定位盖7的加载缝9正下方且应变片Ⅰ4相对于定位盖7的水平缝10轴对称，应变片Ⅱ11位于定位盖7的水平缝10正下方且应变片Ⅱ11位于圆盘试件1上声发射传感器5之间，应变片Ⅱ11相对于定位盖7的水平缝10轴对称，应变片Ⅰ4、应变片Ⅱ11分别串联后与应变采集仪连接。所述圆盘试件1侧壁上的声发射传感器5通过夹具Ⅰ2设置在圆盘试件1的侧壁上，夹具Ⅰ2包括上窄下宽的固定架Ⅰ21、紧固螺栓Ⅰ22和螺母Ⅰ212，固定架Ⅰ21包括横板Ⅰ211、倾斜板Ⅰ、倾斜板Ⅱ、弧形夹脚Ⅰ和弧形夹脚Ⅱ，倾斜板Ⅰ和倾斜板Ⅱ的顶端分别对称固定设置在横板Ⅰ211的两端下方，倾斜板Ⅰ与横板Ⅰ211的夹角为100～110°，弧形夹脚Ⅰ的顶端固定设置在倾斜板Ⅰ的底端，弧形夹脚Ⅱ的顶端固定设置在倾斜板Ⅱ的底端，弧形夹脚Ⅰ和弧形夹脚Ⅱ均与圆盘试件1的侧壁的弧度匹配且固定设置在圆盘试件1的侧壁，横板Ⅰ211中心开设有螺栓孔Ⅰ，螺母Ⅰ212固定设置在横板Ⅰ211中心的底面且螺母Ⅰ212的内螺纹孔与螺栓孔Ⅰ同轴，紧固螺栓Ⅰ22穿过横板Ⅰ211中心的螺栓孔Ⅰ并设置在螺母Ⅰ212的内螺纹孔内，声发射传感器5设置在固定架Ⅰ21内且通过紧固螺栓Ⅰ22固定在圆盘试件1侧壁，声发射传感器5的压电陶瓷表面与圆盘试件1的侧壁表面耦合。所述圆盘试件1上的声发射传感器5通过夹具Ⅱ设置在圆盘试件1上，夹具Ⅱ也包括上窄下宽的固定架Ⅱ、紧固螺栓Ⅱ和螺母Ⅱ，固定架Ⅱ包括横板Ⅱ、倾斜板Ⅲ、倾斜板Ⅳ、平板夹脚Ⅰ和平板夹脚Ⅱ，倾斜板Ⅲ和倾斜板Ⅳ的顶端分别对称固定设置在横板Ⅱ的两端下方，倾斜板Ⅲ与横板Ⅱ的夹角为100～110°，平板夹脚Ⅰ的顶端固定设置在倾斜板Ⅲ的底端，平板夹脚Ⅱ的顶端固定设置在倾斜板Ⅳ的底端，平板夹脚Ⅰ和平板夹脚Ⅱ固定设置在圆盘试件1上，横板Ⅱ中心开设有螺栓孔Ⅱ，螺母Ⅱ固定设置在横板Ⅱ中心的底面且螺母Ⅱ的内螺纹孔与螺栓孔Ⅱ同轴，紧固螺栓Ⅱ穿过横板Ⅱ中心的螺栓孔Ⅱ并设置在螺母Ⅱ的内螺纹孔内，声发射传感器5设置在固定架内且通过紧固螺栓Ⅱ固定在圆盘试件1上，声发射传感器5的压电陶瓷表面与圆盘试件1的上表面耦合。所述对应于定位盖7的侧壁刻度表0°和180°的圆盘试件1的侧壁分别固定设置有钢钎Ⅰ3和钢钎Ⅱ12且钢钎Ⅰ3和钢钎Ⅱ12分别与圆盘试件1的侧壁线面接触，钢钎Ⅰ3和钢钎Ⅱ12均垂直于圆盘试件1的直径，T型承压板Ⅰ6、T型承压板Ⅱ8的端头均开设有弧形卡槽61，钢钎Ⅰ3和钢钎Ⅱ12分别卡设在T型承压板Ⅰ6和T型承压板Ⅱ8端头的弧形卡槽61内。所述定位盖7边缘下端竖直固定设置有两块定位板且定位板位于水平缝端头的正下方，定位板的底部中心开设有定位缝。圆盘劈裂试验三维声发射传感器阵列排布固定方法，采用圆盘劈裂试验三维声发射传感器阵列排布固定装置，具体步骤如下：(1)将定位盖设置在圆盘试件上，根据定位盖的加载缝和水平缝在圆盘试件上标记出水平直径和加载直径，根据定位盖上定位板底部的定位缝，在圆盘试件的侧壁标记出水平定位线；(2)根据定位盖侧壁的刻度表标记出圆盘试件侧壁的声发射传感器的布置位置以及钢钎Ⅰ、钢钎Ⅱ的设置位置，使钢钎Ⅰ和钢钎Ⅱ分别对应于定位盖的侧壁刻度表的0°和180°，并使圆盘试件的侧壁的声发射传感器相对应于定位盖的加载缝轴对称设置且对应于定位盖的刻度表均匀设置；(3)根据定位盖的水平缝和加载缝标记出圆盘试件上声发射传感器的布置位置，使声发射传感器位于定位盖的水平缝正下方且相对于定位盖的加载缝轴对称；(4)根据定位盖的加载缝和水平缝，在圆盘试件上标记出应变片Ⅰ和应变片Ⅱ的布置位置，使应变片Ⅰ位于定位盖的加载缝正下方且应变片Ⅰ相对于定位盖的水平缝轴对称，应变片Ⅱ位于定位盖的水平缝正下方且应变片Ⅱ位于圆盘试件上声发射传感器之间，应变片Ⅱ相对于定位盖的水平缝轴对称；(5)根据圆盘试件侧壁的声发射传感器标注的布置位置，将夹具Ⅰ的固定架Ⅰ底端的弧形夹脚Ⅰ和弧形夹脚Ⅱ固定设置在圆盘试件的侧壁；根据圆盘试件上声发射传感器标注的布置位置，将夹具Ⅱ的固定架Ⅱ底端的平板夹脚Ⅰ和平板夹脚Ⅱ固定设置在圆盘试件上；根据圆盘试件侧壁的钢钎Ⅰ、钢钎Ⅱ标注的设置位置，将钢钎Ⅰ、钢钎Ⅱ固定设置在圆盘试件的侧壁且钢钎Ⅰ和钢钎Ⅱ分别与圆盘试件的侧壁线面接触；根据圆盘试件上应变片Ⅰ和应变片Ⅱ标注的布置位置，将应变片Ⅰ和应变片Ⅱ固定设置在圆盘试件上；(6)在声发射传感器的压电陶瓷表面均匀涂抹中性硅胶耦合剂，将声发射传感器对准夹具Ⅰ或夹具Ⅱ的中心位置，未涂抹耦合剂的声发射传感器端头靠近夹具Ⅰ的横板Ⅰ或夹具Ⅱ的横板Ⅱ，涂抹耦合剂的声发射传感器的压电陶瓷面与圆盘试件的侧壁或上表面接触，旋紧紧固螺栓固定声发射传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种圆盘劈裂试验三维声发射传感器阵列排布固定装置，其特征在于：包括圆盘试件(1)、定位盖(7)、声发射传感器(5)、T型承压板Ⅰ(6)、T型承压板Ⅱ(8)；定位时，定位盖(7)设置在圆盘试件(1)上且定位盖(7)的尺寸与圆盘试件(1)的尺寸相同，定位盖(7)上开设有相垂直的直线型的加载缝(9)和直线型的水平缝(10)，加载缝(9)和水平缝(10)均通过定位盖(7)的圆心，定位盖(7)的侧壁设置有刻度表且加载缝(9)的端头分别对应刻度表的0°和180°，T型承压板Ⅰ(6)和T型承压板Ⅱ(8)分别设置在定位盖(7)的侧壁刻度表为0°和180°相对应的圆盘试件(1)的侧壁；布置声发射传感器(5)时，定位盖(7)的侧壁刻度表下方相对应的圆盘试件(1)的侧壁设置有与圆盘试件(1)耦合的4个以上声发射传感器(5)，圆盘试件(1)的侧壁的声发射传感器(5)相对应于定位盖(7)的加载缝(9)轴对称设置且对应于定位盖(7)的刻度表均匀设置；圆盘试件(1)上相对于定位盖(7)的加载缝(9)轴对称设置有与圆盘试件(1)耦合的2个以上的声发射传感器(5)且声发射传感器(5)位于定位盖(7)的水平缝(10)正下方，声发射传感器(5)的信号线与接线盒连接，接线盒的端口分别与电源和数据采集主机连接；圆盘试件(1)上设置有2块应变片Ⅰ(4)和2块应变片Ⅱ(11)，应变片Ⅰ(4)位于定位盖(7)的加载缝(9)正下方且应变片Ⅰ(4)相对于定位盖(7)的水平缝(10)轴对称，应变片Ⅱ(11)位于定位盖(7)的水平缝(10)正下方且应变片Ⅱ(11)位于圆盘试件(1)上声发射传感器(5)之间，应变片Ⅱ(11)相对于定位盖(7)的水平缝(10)轴对称，应变片Ⅰ(4)、应变片Ⅱ(11)分别串联后与应变采集仪连接。...

【技术特征摘要】
1.一种圆盘劈裂试验三维声发射传感器阵列排布固定装置，其特征在于：包括圆盘试件(1)、定位盖(7)、声发射传感器(5)、T型承压板Ⅰ(6)、T型承压板Ⅱ(8)；定位时，定位盖(7)设置在圆盘试件(1)上且定位盖(7)的尺寸与圆盘试件(1)的尺寸相同，定位盖(7)上开设有相垂直的直线型的加载缝(9)和直线型的水平缝(10)，加载缝(9)和水平缝(10)均通过定位盖(7)的圆心，定位盖(7)的侧壁设置有刻度表且加载缝(9)的端头分别对应刻度表的0°和180°，T型承压板Ⅰ(6)和T型承压板Ⅱ(8)分别设置在定位盖(7)的侧壁刻度表为0°和180°相对应的圆盘试件(1)的侧壁；布置声发射传感器(5)时，定位盖(7)的侧壁刻度表下方相对应的圆盘试件(1)的侧壁设置有与圆盘试件(1)耦合的4个以上声发射传感器(5)，圆盘试件(1)的侧壁的声发射传感器(5)相对应于定位盖(7)的加载缝(9)轴对称设置且对应于定位盖(7)的刻度表均匀设置；圆盘试件(1)上相对于定位盖(7)的加载缝(9)轴对称设置有与圆盘试件(1)耦合的2个以上的声发射传感器(5)且声发射传感器(5)位于定位盖(7)的水平缝(10)正下方，声发射传感器(5)的信号线与接线盒连接，接线盒的端口分别与电源和数据采集主机连接；圆盘试件(1)上设置有2块应变片Ⅰ(4)和2块应变片Ⅱ(11)，应变片Ⅰ(4)位于定位盖(7)的加载缝(9)正下方且应变片Ⅰ(4)相对于定位盖(7)的水平缝(10)轴对称，应变片Ⅱ(11)位于定位盖(7)的水平缝(10)正下方且应变片Ⅱ(11)位于圆盘试件(1)上声发射传感器(5)之间，应变片Ⅱ(11)相对于定位盖(7)的水平缝(10)轴对称，应变片Ⅰ(4)、应变片Ⅱ(11)分别串联后与应变采集仪连接。2.根据权利要求1所述圆盘劈裂试验三维声发射传感器阵列排布固定装置，其特征在于：圆盘试件(1)侧壁上的声发射传感器(5)通过夹具Ⅰ(2)设置在圆盘试件(1)的侧壁上，夹具Ⅰ(2)包括上窄下宽的固定架Ⅰ(21)、紧固螺栓Ⅰ(22)和螺母Ⅰ(212)，固定架Ⅰ(21)包括横板Ⅰ(211)、倾斜板Ⅰ、倾斜板Ⅱ、弧形夹脚Ⅰ和弧形夹脚Ⅱ，倾斜板Ⅰ和倾斜板Ⅱ的顶端分别对称固定设置在横板Ⅰ(211)的两端下方，倾斜板Ⅰ与横板Ⅰ(211)的夹角为100～110°，弧形夹脚Ⅰ的顶端固定设置在倾斜板Ⅰ的底端，弧形夹脚Ⅱ的顶端固定设置在倾斜板Ⅱ的底端，弧形夹脚Ⅰ和弧形夹脚Ⅱ均与圆盘试件(1)的侧壁的弧度匹配且固定设置在圆盘试件(1)的侧壁，横板Ⅰ(211)中心开设有螺栓孔Ⅰ，螺母Ⅰ(212)固定设置在横板Ⅰ(211)中心的底面且螺母Ⅰ(212)的内螺纹孔与螺栓孔Ⅰ同轴，紧固螺栓Ⅰ(22)穿过横板Ⅰ(211)中心的螺栓孔Ⅰ并设置在螺母Ⅰ(212)的内螺纹孔内，声发射传感器(5)设置在固定架Ⅰ(21)内且通过紧固螺栓Ⅰ(22)固定在圆盘试件(1)侧壁，声发射传感器(5)的压电陶瓷表面与圆盘试件(1)的侧壁表面耦合。3.根据权利要求1或2所述圆盘劈裂试验三维声发射传感器阵列排布固定装置，其特征在于：圆盘试件(1)上的声发射传感器(5)通过夹具Ⅱ设置在圆盘试件(1)上，夹具Ⅱ也包括上窄下宽的固定架Ⅱ、紧固螺栓Ⅱ和螺母Ⅱ，固定架Ⅱ包括横板Ⅱ、倾斜板Ⅲ、倾斜板Ⅳ、平板夹脚Ⅰ和平板夹脚Ⅱ，倾斜板Ⅲ和倾斜板Ⅳ的顶端分别对称固定设置在横板Ⅱ的两端下方，倾斜板Ⅲ与横板Ⅱ的夹角为100～110°，平板夹脚Ⅰ的顶端固定设置在倾斜板Ⅲ的底端，平板夹脚Ⅱ的顶端固定设置在倾斜板Ⅳ的底端，平板夹脚Ⅰ和平板夹脚Ⅱ固定设置在圆盘试件(1)上，横板Ⅱ中心开设有螺栓孔Ⅱ，螺母Ⅱ固定设置在横...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴顺川，张敏，姜日华，张诗淮，程海勇，张小强，
申请(专利权)人：昆明理工大学，北京科技大学，
类型：发明
国别省市：云南,53